tính toán thiết kế và mô hình thí nghiệm điều khển nhiệt độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
VÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
ĐIỀU KHỂN NHIỆT ĐỘ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths. Phan Trọng Nghĩa

Trần Hữu Đức (MSSV: 1110986)
Ngành: Kỹ thuật điện – khóa: 37

Tháng 5/2015


LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.
Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm có công đoạn sấy khô để
bảo quản dài ngày. Công nghệ này ngày càng phát triển trong ngành hải sản, rau quả
và các thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt nhƣ lúa, ngô, đậu... sau
khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ giảm phẩm chất thậm chí
còn hỏng.
Các nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phƣơng pháp và thiết bị. Vì thế vấn
đề quan trọng trong đề tài này là nghiên cứu thiết kế lò sấy công nghiệp và thiết kế mô
hình thực tập điều khiển nhiệt độ. Luận văn gồm có các chƣơng:

Chƣơng I: Tổng quan về công nghệ lò sấy
Chƣơng II: Tổng quan về nguy n liệu cà rốt và phƣơng pháp sấy
Chƣơng III: Tính toán cho hệ thống sấy băng tải
Chƣơng IV: Thiết kế mô hình thí nhiệm
Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng nhƣng vì thời gian và kiến thức còn hạn
chế nên không tránh khỏi sai lầm, thiếu sót. Kính mong các thầy cô tạo điều kiện chỉ
bảo giúp em.
Trong quá trình làm luận văn em luôn nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của thầy
Phan Trọng Nghĩa và các thầy cô trong bộ môn “kỹ thuật điện ”. Em xin chân thành
cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn.

Cần thơ, ngày tháng
Sinh viên

năm 2015

TRẦN HỮU ĐỨC


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN ........................

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hƣớng dẫn :………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
2. Đề tài:……………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………….
3. Sinh viên thực hiện : ………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………..
4. Lớp : ………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………..
5. Nội dung nhận xét :
a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ………………………………………
………………………………………………………………………………………..
b. Nhận xét về bản vẽ (nếu có): ………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
c. Nhận xét về nội dung của luận văn (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): ……………..
* Các nội dung và công việc đã đạt đƣợc (so sánh với đề cƣơng của luận văn): ……
…………………………………………………………………………………………
* Những vấn đề còn hạn chế: …………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
d. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội dung chính
do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): ……………………………….
…………………………………………………………………………………………
e. Kết luận và đề nghị : ……………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………
6. Điểm đánh giá (cho từng sinh vi n): ………………………………………………
………………………………………………………………………………………...
Cần Thơ, ngày......tháng......năm 200...
Cán bộ hướng dẫn


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1. Cán bộ chấm phản biện: ………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
2. Đề tài:……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………..
3. Sinh viên thực hiện:……………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………..
4. Lớp……………………………………………………Khoá: …………………..
………………………………………………………………………………………
5. Nội dung nhận xét: ………………………………………………………………
a. Nhận xét về hình thức tập thuyết minh của LVTN:……………………………..
……………………………………………………………………………………..
b. Nhận xét về bản vẽ của LVTN (nếu có): ………………………………………..
………………………………………………………………………………………
c. Nhận xét về nội dung của LVTN ( đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): …………….
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài : …………………………………………
………………………………………………………………………………………
* Những vấn đề còn hạn chế : ……………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
d. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài ( ghi rõ từng nội dung
chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có ): ……………………..
………………………………………………………………………………………
e. Kết luận và đề nghị ………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
6. Điểm đánh giá: …………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
Cần Thơ, ngày tháng năm 200...

Cán bộ chấm phản biện


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1. Cán bộ chấm phản biện: ………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
2. Đề tài:……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………..
3. Sinh viên thực hiện:……………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………..
4. Lớp……………………………………………………Khoá: …………………..
………………………………………………………………………………………
5. Nội dung nhận xét: ………………………………………………………………
a. Nhận xét về hình thức tập thuyết minh của LVTN:……………………………..
……………………………………………………………………………………..
b. Nhận xét về bản vẽ của LVTN (nếu có): ………………………………………..
………………………………………………………………………………………
c. Nhận xét về nội dung của LVTN ( đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): …………….
* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài : …………………………………………
………………………………………………………………………………………
* Những vấn đề còn hạn chế : ……………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
d. Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài ( ghi rõ từng nội dung

chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có ): ……………………..
………………………………………………………………………………………
e. Kết luận và đề nghị ………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
6. Điểm đánh giá: …………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………….
Cần Thơ, ngày tháng năm 200...
Cán bộ chấm phản biện


KẾT LUẬN
Hệ thống sấy cà rốt bằng băng tải có năng suất khá nhỏ (1.500 kg/ngày) nên sau
khi tính toán, kich thƣớc thiết bị cũng nhƣ một vài thông số tính toán cũng chƣa phù
hợp với các thông số thiết bị trên thực tế. Các tài liệu về sấy cà rốt cũng chƣa thật rõ
ràng để sinh viên có thể tính toán hết mọi thông số của hệ thống.
Việc thiết kế, tính toán các hệ thống sấy phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu thực
nghiệm nhƣ các số liệu ẩm độ ban đầu, đƣờng cong giảm ẩm, đƣờng cong tốc độ
sấy,… Tuy nhi n, do điều kiện không cho phép nên trong phạm vi luận văn này không
thể thực hiện thí nghiệm thực tế trên nguyên liệu cà rốt. Do đó, các số liệu và phƣơng
pháp tính toán tr n đây dựa vào nhiều nguồn tài liệu khác nhau dẫn đến việc không
đồng nhất trong tính toán cũng nhƣ sai số trong kết quả sau cùng.
Việc thiết kế mô hình chỉ mang tính chất thực tập, vẫn còn nhiều thiếu sót do một
số thiết bị chƣa đáp ứng nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên vẫn đáp ứng đƣợc mục đích thiết
kế.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bùi Văn Mi n;“ Máy chế biến thức ăn gia súc”; NXB Nông Nghiệp; 2004
2. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ L Vi n; “Sổ tay quá trình và thiết bị
công nghệ hóa chất tập 1”; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội; 1992

3. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản; “Sổ tay quá trình và thiết
bị công nghệ hóa chất tập 2”; NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội; 1992
4. Nguyễn Văn Lụa; “Kỹ thuật sấy vật liệu”; Đại học Bách Khoa TPHCM
5. Vũ Bá Minh, Võ Văn Bang; “Quá trình và thiết bị tập 3 – Truyền Khối”; NXB
Đại học Quốc Gia TPHCM; 2004
6. Trƣơng Vĩnh; “Truyền nhiệt và truyền khối”; Đại học Nông Lâm TPHCM; 2005
7. Nguyễn Thị Mơ; “Khóa luận tốt nghiệp – Nghiên cứu ứng dụng sấy tầng sôi cà
rốt”; Đại học Nông Lâm TPHCM; 2008
8. L Phƣớc Minh Trí; “Đồ án sấy băng tải”; Đại học Bách Khoa Đà Nẵng; 2004
9. www.vn.wikipedia.org/wiki
10.www.en.wikipedia.org/wiki


MỤC LỤC

MỤC LỤC
CHƢƠNG I; TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY. ...................... 1
1.1. Phân loại thiết bị sấy. ......................................................................... 1
1.2. Một số lò sấy thƣờng dùng................................................................ 2
1.2.1. Thiết bị sấy buồng. ................................................................. 2
1.2.2. Thiết bị sấy kiểu hầm. ............................................................ 4
1.2.3. Thiết bị sấy dùng bơm nhiệt. .................................................. 5
1.2.4. Thiết bị sấy buồng dùng Êjectơ. ............................................. 6
1.2.5. Thiết bị sấy khí động. ……………………………………… 7
1.2.6. Thiết bị sấy băng tải………………………………………… 8

CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CÀ RỐT
HƢƠNG H
ẤY………………………………………………… 10
2.1. h i qu t về nguy n liệu c rốt…………………………………….. 10

2.2 Bản chất của quá trình sấy………………………………………….. 12
2.3 Phân loại quá trình sấy……………………………………………… 12
2.4. Chọn loại máy sấy…………………………………………………. 13
2.5. Quy trình công nghệ……………………………………………..… 17
2.6. Thuyết minh quy trình……………………………………………… 18
2.6.1. Rửa lần 1…………………………………………………… 18
2.6.2. Cạo vỏ và rửa lần 2………………………………………… 18
2.6.3. Cắt lát………………………………………………………. 19
2.6.4. Hấp……..………………………………………………….. 19
2.6.5. Sấy khô…………………………………………………….. 20
2.6.6. Đóng gói v bảo quản thành phẩm………………………… 21
CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI…...

23

3.1. Tính cân bằng vật chất…………………………………………….. 23
3.1.1. Tính thông số tác nhân sấy ……………………………….. 23
3.1.2. Cân bằng vật chất cho quá trình sấy………………………. 26
3.1.3. Tính chọn thời gian sấy……………………………………. 26
3.2. Tính toán thiết bị và cân bằng nhiệt lƣợng……………………….. 27
3.2.1. Thể tích riêng của không khí sấy…………………………… 27
SNTH: TRẦN HỮU ĐỨC

i


MỤC LỤC
3.2.2. Chọn kích thƣớc băng tải………………………………….. 27
3.2.3. Chọn vật liệu v tính kích thƣớc hầm…………………….. 28
3.2.4. Tính cân bằng nhiệt lƣợng…………………………………. 29

3.3. Tính toán chọn caloriphe…………………………………………… 30
3.3.1. Chọn kích thƣớc truyền nhiệt……………………………… 30
3.3.2. Tính toán…………………………………………………… 32
3.3.3. X c định bề mặt truyền nhiệt………………………………. 34
3.4. Tính trở lực chọn quạt……………………………………………… 36
3.4.1. Trở lực từ miệng quạt đến caloriphe……………………… 36
3.4.2. Trở lực do caloriphe…………………………………………37
3.4.3. Trở lực đƣờng ống dẩn không khí từ caloriphe ……………..38
3.4.4. Trở lực đột mở vào phóng sấy……………………………. 38
3.4.5. Trở lực do đột thu ra khỏi phòng sấy………………………. 39
3.4.6. Trở lực của phòng sấy…………………………………..

39

3.4.7. Tổng trở lực của cả hệ thống……………………………

39

3.4.8. Tính chọn quạt…………………………………………….. 39

CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM …………..…….. 41
4.1. Thiết kế mô hình thí nghiệm v đƣa ra nguy n lý hoạt động……… 41
4.2. Thiết kế mạch điều khiển v động lực…………………………….. 42
4.2.1. Thiết kế mạch điều khiển………………………………….. 42
4.2.2. Thiết kế mạch động lực……………………………………. 43
4.3. Tính toán lựa chọn thiết bị………………………………………… 44
4.3.1. Chọn bộ điều khiển nhiệt độ……………………………….. 44
4.3.2. Chọn biến dòng……………………………………………. 50
4.3.3. Chọn điện trở đốt nóng……………………………………. 51
4.3.4. Chọn động cơ……………………………………………… 52

4.3.5. Chọn CB…………………………………………………… 52
4.3.6. Chọn CB nhánh và Contactor……………………………… 53
4.3.7. Chọn role trung gian……………………………………….. 54
4.3.8. Chọn role mực nƣớc…………………………………….. 55
4.4. Bố trí thiết bị và lắp đặt…………………………………………… 56

SNTH: TRẦN HỮU ĐỨC

ii


MỤC LỤC
4.4.1. Thiết kế bố trí thiết bị…………………………………….. 56
4.4.2.Mô hình hoàn chỉnh……………………………………….. 56
4.5. ết quả vận h nh…………………………………………………… 60

SNTH: TRẦN HỮU ĐỨC

iii


MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Thiết bị sấy buồng dùng quạt gió tập trung ..................................... 3
Hình 1.2. Cấu tạo buồng sấy. ........................................................................... 3
Hình 1.3. Hầm sấy kiểu Xnhimod- Ghiprodrep- 56 (Li n Xô cũ). ................. 4
Hình 1.4. ơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt. ................................. 5
Hình 1.5. Thiết bị sấy buồng kiểu XNHIMOD ............................................... 6
Hình 1.6. ơ đồ nguyên lý thiết bị sấy khí động: ............................................ 7
Hình 1.7. thiết bị sấy băng tải .......................................................................... 8

Hình 2.1. Các loại cà rốt. ................................................................................. 11
Hình 2.2. Các bộ phận cây cà rốt ..................................................................... 11
Hình 2.3. Cấu tạo lò sấy băng tải ..................................................................... 14
Hình 2.4. Một số hình ảnh về máy sấy băng tải……………………………... 15
Hình 2.5. Lỏ sấy băng tải……………………………………………………. 16
Hinh 2.6. ơ đồ quy trình công nghệ………………………………………. 17
Hình 2.7. Nguyên lý sấy đối lƣu…………………………………………… 20
Hình 2.8. Cà rốt sấy thành phẩm…………………………………………… 22
Hình 4.1. Mô hình thí nghiệm………………………………………………. 41
Hình 4.2. Mạch động lực ………………..……………………………………42
Hinh 4.3. ạch điện điều khiển ……………………………………………. 43
Hình 4.4. Điều khiển nhiệt độ TC544 ……………………………………… 45
Hình 4.5. Biến dòng đo lƣờng……………………………………………… 50
Hình 4.6. Điện trở đun nƣớc………………………………………………… 51
Hình 4.7.

y bơm anasonic 125W………………………………………. 52

Hình 4.8. solid state relay SSR……………………………………………… 53
Hình 4.9. Rờ le trung gian…………………………………………………… 54
Hình 4.10. Rờ le mực nƣớc…………………………………………………. 55
Hình 4.11. Thiết kế bố trí thiết bị điện trên bảng điện……………………… 56
Hình 4.12. Mô hình hoàn chỉnh…………………………………………….. 56
Hình 4.13. Các thiết bị bên trong tủ điện……………………………………. 57
Hình 4.14. Các thiết bị bên ngoài tủ điện…………………………………… 58
Hình.4.15. Mô hình thực tập………………………………………………

SNTH: TRẦN HỮU ĐỨC

59

iv


MỤC LỤC

SNTH: TRẦN HỮU ĐỨC

v


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

1.1. Phân loại thiết bị sấy
Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu, các
chi tiết hay sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩm nhất định
theo yêu cầu. Trong các quá trình sấy, chất lỏng chứa trong vật liệu sấy thường là
nước. Tuy vậy, trong kỹ thuật sấy cũng thường gặp trường hợp sấy các sản phẩm bị
ẩm bởi các chất lỏng hữu cơ như sơn, các vật đánh xi... Phương pháp sấy chia ra
hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị. Sấy tự nhiên là quá trình phơi vật
liệu ngoài trời. Phương pháp này sử dụng nguồn bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra
được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ trợ bằng gió tự nhiên).
Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm là đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao
đổi lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật có mật độ lớn (tới 1000 W/m2). Tuy
vậy sấy tự nhiên có các nhược điểm là: thực hiện cơ giới hoá khó, chi phí lao động
nhiều, cường độ sấy không cao, chất lượng sản phẩm không cao, chiếm diện tích

mặt bằng lớn... Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy.
Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ vào phương pháp cung cấp
nhiệt có thể chia ra các loại sau:
- Phương pháp sấy đối lưu.
- Phương pháp sấy bức xạ.
- Phương pháp sấy tiếp xúc.
- Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng.
- Phương pháp sấy thăng hoa.
Trong các phương pháp kể trên phương pháp sấy đối lưu, bức xạ và tiếp xúc
được dùng rộng rãi hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.
Mỗi phương pháp sấy kể trên được thực hiện trong nhiều kiểu thiết bị khác
nhau, ví dụ: sấy đối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy
buồng, sấy hầm, sấy bằng băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay,
thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy thổi kiểu khí động... Phương pháp sấy bức xạ có
SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

1


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

thể thực hiện trong thiết bị sấy bức xạ dùng nguyên liệu khí, dùng dây điện trở...
Phương pháp sấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như: thiết bị sấy tiếp
xúc với bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tay quay, thiết bị sấy tiếp xúc chất
lỏng... Mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với một số phương pháp sấy và một số kiểu
thiết bị sấy nhất định. Vì vậy tuỳ theo vật liệu sấy mà ta chọn phương pháp sấy và
thiết bị sấy cho phù hợp để đạt được hiệu quả và chất lượng sản phẩm cao.
1.2. Một số lò sấy thƣờng dùng
1.2.1. Thiết bị sấy buồng
Thiết bị sấy buồng có cấu tạo như trên hình 1.1 và 1.2.

Thiết bị sấy buồng dùng trong việc sấy những vật liệu dạng viên, hạt..., với
một năng suất không lớn lắm và làm theo chu kỳ. Buồng sấy có thể được xây bằng
thép tấm, ở giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có lớp cách nhiệt
hoặc không có.
Tác nhân sấy trong thiết bị sấy thường là không khí nóng hoặc là khói lò.
Không khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc khí, khói.... Calorife thường được
đặt trên nóc hoặc hai bên sườn hoặc ở bên ngoài buồng sấy. Trong thiết bị sấy
buồng gồm hai loại: tác nhân sấy lưu động tự nhiên và lưu động cưỡng bức. Vật
liệu sấy được đặt trên xe gòng, để thuận tiện trong việc vận chuyển các xe gòng thì
khoảng cách giữa xe gòng và tường buồng sấy cách nhau một khoảng δ=0,05÷0,1
(m). Vật liệu sấy bố trí trên khay, có ý nghĩa quan trọng trong vấn đề chất lượng
của sản phẩm. Nếu vật liệu sấy có mật độ quá lớn thì tác nhân sấy khó lưu chuyển
dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều. Ngược lại nếu mật độ vật liệu
sấy trên khay quá bé thì điều kiện truyền chất được tăng cường và thời gian sấy
giảm, chất lượng sản phẩm cao nhưng năng suất không cao. Do vậy việc bố trí vật
liệu sấy trên khay sấy cũng rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm sấy và năng
suất sấy.
Thiết bị sấy buồng là một thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vì: có
kết cấu đơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít, thích hợp với các xí nghiệp bé.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

2


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

Hình 1.1. Thiết bị sấy buồng dùng quạt gió tập trung
1- Quạt gió; 2- Calorife; 3,4- ng phân phối; 5- ng thoát khí.
* Kết cấu buồng lò được trình bày như hình dưới:

Hình 1.2. Cấu tạo buồng sấy.
1- Bê tông cốt sắt; 2- Bông thuỷ tinh; 3- ng dẫn khí thải; 4- Gạch đỏ;
5- Xe gòng chứa vật liệu sấy.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

3


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

1.2.2. Thiết bị sấy kiểu hầm
Thiết bị sấy kiểu hầm là một trong những thiết bị đối lưu dùng khá rộng rãi
trong công nghiệp, được thể hiện trên hình 1.3. Nó dùng để sấy các vật liệu dạng
hạt, bột,... Với năng suất cao và có thể dễ dàng cơ giới hoá, khác với thiết bị sấy
buồng từng mẻ, trong thiết bị sấy hầm vật liệu sấy gần như được đưa vào và lấy ra
liên tục.
Hầm sấy thường dài 10÷15 m hoặc lớn hơn. Chiều cao và chiều ngang của
hầm sấy phụ thuộc vào xe gòng và khay tải vật liệu sấy. Theo tiêu chuẩn Việt Nam
chiều cao của hầm sấy từ 12÷14 (m). Hầm sấy thường làm bằng gạch đỏ có cách
nhiệt hoặc không có cách nhiệt.
Trần hầm sấy thường làm bằng bê tông cách nhiệt. Tổn thất qua nền khoảng
10 (W/m2)÷15 (W/m2). Thiết bị chuyển tải là xe gòng có kích thước cao từ 1÷1,5m,
dài và rộng từ 0,5÷1 m. Trên khay bố trí từ 10÷15 khay tải vật liệu với diện tích
mỗi khay trên dưới 1 m2, mật độ vật liệu trên khay bố trí khoảng 2÷5 kg/m2. Để xe
gòng dịch chuyển được dễ dàng thì khoảng giữa hai thành khay với hai tường bên
khoảng 0,05÷0,1 m.
Tác nhân sấy trong thiết bị sấy hầm thường là không khí nóng được gia nhiệt
từ calorife khí, và calorife khí thường được bố trí trên nóc hầm sấy. Vấn đề thải ẩm

trong thiết bị sấy nó được thực hiện nhờ một ống thoát ẩm từ trên nóc hầm sấy ở
phần cuối dẫn ra nhờ quạt thải ẩm.

Hình 1.3. Hầm sấy kiểu Xnhimod- Ghiprodrep- 56 (Liên Xô cũ).
1- Calorife; 2- Kênh dẫn khí nóng; 3- Xe chứa vật liệu sấy;
4- Quạt gió; 5- ng thoát khí.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

4


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

1.2.3. Thiết bị sấy dùng bơm nhiệt
Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt được biểu diễn trên hình 1.4
Máy nén tiêu thụ năng lượng Nb đưa môi chất lạnh đến giàn nóng. Ở đây môi
chất lạnh toả nhiệt Q1 ra không khí làm cho nhiệt độ của nó tăng lên từ t0, ϕ0 đến t1,
ϕ1. Không khí nóng qua vật liệu sấy làm bay hơi ẩm từ vật liệu. Không khí thoát ra
khỏi buồng sấy có nhiệt độ t2 độ ẩm tương đối ϕ2 được quạt 4 thổi vào buồng lạnh,
môi chất lạnh được đưa từ giàn nóng qua van tiết lưu 6 vào giàn lạnh. Ở đây môi
chất hoá hơi rồi được hút về máy nén.

Nước
vào t’

Nước
ra t’’

Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy dùng bơm nhiệt.

1- Máy nén; 2- Giàn nóng (calorife); 3- Buồng sấy; 4- Quạt gió; 5- Giàn lạnh;
6- Van tiết lưu; 7- Gia nhiệt bằng điện; 8- Làm mát bằng nước.
Không khí trong buồng lạnh nhả nhiệt Q2 cho giàn lạnh làm cho nhiệt độ của
nó giảm từ t2 xuống t3 và tiếp tục giảm đến t4. Quá trình làm lạnh không khí 2-3-4
làm cho không khí ẩm trở nên quá bão hoà, nước ngưng tụ sẽ được thoát ra ngoài
(lưu lượng hơi ẩm nhiệt độ tn). Vì năng suất lạnh của giàn lạnh không đủ để làm
lạnh không khí từ trạng thái 2 đến trạng thái 4 nên người ta phải dùng nước bổ
xung đưa vào làm mát không khí. Lưu lượng nước làm mát bổ xung là Gn nhiệt độ
nước vào t’, nhiệt độ nước ra t”. Quá trình sấy theo chu trình kín. Thiết bị làm việc
theo chu kỳ. Đầu quá trình sấy năng lượng bay hơi ẩm từ vật liệu rất lớn còn ở cuối
quá trình sấy hơi ẩm giảm đáng kể ( bằng 10÷20% năng suất bay hơi ẩm ở đầu quá

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

5


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

trình sấy). Vì vậy cần phải điều chỉnh chế độ của bơm nhiệt phù hợp với quá trình
sấy. Để giảm khoảng điều chỉnh công suất bơm người ta bố trí thêm bộ phận gia
nhiệt bằng điện trở để gia nhiệt bổ xung ở đầu quá trình sấy mà bơm nhiệt không
đáp ứng được. Ở nhiều thiết bị sấy dùng bơm nhiệt công suất của bộ gia nhiệt điện
trở gần bằng công suất của bơm nhiệt.
1.2.4. Thiết bị sấy buồng dùng Êjectơ
Thiết bị sấy buồng dùng êjectơ có cấu tạo như hình 1.5, được dùng trong
trường hợp cần tạo nên áp lực đẩy đáng kể của khí. Năng lượng tiêu thụ của hệ
thống gió bằng êjectơ xác định bởi tốc độ cần thiết cần tạo ra ở miệng vòi phun và
trở lực cần khắc phục để tuần hoàn môi chất trong buồng sấy.

Hình 1.5. Thiết bị sấy buồng kiểu XNHIMOD
1- Xe gòng để vật liệu sấy; 2- Calorife; 3- Quạt gió; 4- Động cơ điện;
5- ng thoát khí

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

6


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

1.2.5. Thiết bị sấy khí động
Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy khí động được biểu diễn trên hình 1-6. Môi
chất sấy là không khí nóng hoặc khói được thổi vào ống sấy hình trụ đặt thẳng
đứng. Vật liệu từ phễu qua bộ phận cung cấp đưa vào ống sấy. Môi chất sấy thổi
vào với tốc độ cao đẩy vật liệu đi lên hoà trộn vào môi chất. Môi chất nóng sẽ gia
nhiệt và sấy vật liệu.
Yêu cầu vật liệu sấy có dạng hạt khối lượng riêng nhỏ để khí có thể thổi lên
được. Những hạt nhỏ sẽ được sấy khô trước, những hạt to khô chậm hơn. Tất cả
hỗn hợp vật liệu và khí được đưa vào xyclôn, ở đây thực hiện quá trình phân ly vật
liệu khô ra khỏi khí thoát. Khí thoát được quạt hút, hút ra ngoài còn vật liệu khô rơi
xuống phía dưới chứa và phễu sau đó được đưa ra ngoài vào nơi đóng gói bảo
quản. Ta thấy sấy kiểu khí động có các đặc điểm sau:
- Tốc độ khí rất lớn tuỳ thuộc vào kích cỡ và khối lượng riêng của vật liệu.

Môi chất
sấy

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy khí động:
1- Phễu chứa vật liệu; 2- Bộ phận cấp liệu; 3- ng sấy;

4- Xyclôn; 5- Quạt gió; 6- Khoá khí.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

7


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

Thông thường tốc độ này từ 20÷40 (m/s).
- Vật liệu sấy thuộc loại hạt nhỏ, kích cỡ không quá 10mm.
- Môi chất sấy có thể là không khí nóng hay khói tuỳ thuộc vật liệu sấy.
- Thời gian sấy ngắn (hàng chục giây), vì vậy chỉ để sấy độ ẩm tự do.
Để mở rộng phạm vi sử dụng của kiểu sấy này người ta bố trí thêm phần trao
đổi nhiệt - chất tiếp xúc. Do vậy có thể dùng để sấy các vật liệu khác và sấy được
độ ẩm liên kết.
1.2.6. Thiết bị sấy băng tải
Cấu tạo thiết bị sấy băng tải được thể hiện trên hình 1.7.
Cấu tạo: là thiết bị làm việc liên tục, có thể dài đến 20m, rộng 3m. Nguyên
liệu được đặt trên một băng chuyền lưới có đáy sâu 5-15 cm. Dòng khí lúc đầu có
hướng từ dưới lên qua đáy của nguyên liệu và ở các giai đoạn sau đó được hướng
xuống dưới để sản phẩm khỏi bị thổi ra khỏi băng chuyền.

Hình 1.7. thiết bị sấy băng tải
1- Phễu nạp liệu; 2- Buồng sấy; 3- Băng tải; 4- Quạt;
5- Caloriphe; 6- Cửa xả; 7- Cửa thoát khí
Ở các thiết bị sấy 2 hoặc 3 giai đoạn nguyên liệu sau khi được sấy một phần
sẽ được xáo trộn và chất đống lại vào các băng chuyền kế tiếp sâu hơn (đến 15-25
cm hoặc 25-90 cm ở các máy sấy 3 giai đoạn), nhờ đó cải tiến được tính đồng nhất
SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

8


Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ SẤY

của quá trình sấy và tiết kiệm được không gian. Sản phẩm thường được sấy đến độ
ẩm 10-15 % và sau đó được sấy kết thúc ở thùng sấy. Thiết bị sấy có thể có các khu
vực sấy độc lập với nhau được kiểm soát bằng máy tính và hệ thống tự động nạp
nguyên liệu và tháo sản phẩm để giảm chi phí nhân công.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

9


Chương II: TỔNG QUAN VỀ

U

IỆU C

TV

Ấ

Chƣơng II

TỔNG QUAN NG

N IỆ C

V PHƢƠNG PHÁP SẤY

h iq

t ề ng y n iệ c rốt

 Tên khoa học:Daucus carota L. ssp. sativus
 Giới: Plantae
 Ngành:Magnoliophyta
 Lớp:Magnoliopsida
 Phân lớp:Rosidae
 Bộ:Apiales
 Họ:Apiaceae
 Chi: Daucus
Các loài cà rốt là các cây thân thảo sống hai năm, ít khi một năm hay lâu năm.
Thân đơn độc mọc thẳng đứng, rỗng ruột, khía dọc, phân cành.
Các lá có cuống, mọc cách, phiến lá xẻ lông chim 2-3 lần, các chét lá nhỏ và
hẹp.
Các tán hoa mọc ở đầu cành hay nách lá, dạng kép lỏng lẻo, nhiều lá bắc, hình
lông chim, nhiều tia, trãi rộng hay cong vào sau khi nở, nhiều lá bắc con, khía răng
cưa hay nguyên mép, các tán nhiều hoa. Các hoa trung tâm thường vô sinh với các
cánh hoa màu tía và lớn. Các răng nhỏ của đài hoa bị teo đi. Hoa tạp tính, màu
trắng hay vàng, hình tim ngược, với đỉnh cụp vào trong, các cánh bên ngoài của các
hoa phía ngoài trong tán hoa lớn và tỏa ra. Gốc trụ hình nón, vòi nhụy ngắn. Hoa
thụ phấn nhờ các loại côn trùng.
Quả hình trứng, bị nén ở phần sống lưng, chứa 2 hạt dài 3-4 mm; các gân
chính hình chỉ, cứng; các gân phụ có cánh, các cánh với gai móc; các ống tinh dầu
nhỏ với số lượng là 1 tại các rãnh cắt phía dưới các gân thứ cấp và 2 trên chỗ nối.

Mặt hạt hơi lõm tới gần phẳng. Cuống lá noãn nguyên hay chẻ đôi ở đỉnh. Rễ củ to,
dài, hình cọc, có nhiều màu tùy theo từng chủng loại; các loại cà rốt thường gặp có
màu trắng, vàng, cam, đỏ, tím.
SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

10


Chương II: TỔNG QUAN VỀ

U

IỆU C

TV

Ấ

Hình 2.1. Các loại cà rốt.

Hình 2.2. Các bộ phận cây cà rốt
1- Thân; 2- Hoa; 3- Củ cà rốt

Vấn đề bảo quản cà rốt cũng như các loại rau củ khác tương đối khó vì đây là
thực phẩm tươi, rất dễ bị thối rữa, hư hỏng, nấm mốc, vi khuẩn dễ phát triển (do
nước chiếm gần 90%). Trong công nghệ chế biến thực phẩm hiện nay, người ta đòi
SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

11

Chương II: TỔNG QUAN VỀ

U

IỆU C

TV

Ấ

hỏi càng cao về việc bảo quản. Có rất nhiều cách để bảo quản thực phẩm, ở đây đối
với cà rốt ta dùng phương pháp sấy. Với phương pháp này sẽ bảo quản cà rốt được
lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế
biến các sản phẩm ăn liền.
2.2. Bản chất của quá trình sấy
Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá
trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách
khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh.
2.3. Phân loại quá trình sấy
Người ta phân biệt ra 2 loại:
- Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió... Phương pháp này thời gian
sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn
khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.
- Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân
sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết bị khi
sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.
Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

- Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là
phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.
- Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực
hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường,
bức xạ hồng ngoại.
- Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho
tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
- Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho
vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật
nóng lên.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

12


Chương II: TỔNG QUAN VỀ

U

IỆU C

TV

Ấ

- Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời
hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra
khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.

- Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào
buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được
tháo ra ngoài.
- Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.
- Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.
Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
- Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến
khi hoàn tất sẽ được tháo ra.
- Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu
ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.
Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
- Loại thổi qua bề mặt.
- Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.
2.4. Chọn loại máy sấy
Qua tìm hiểu ưu, nhược điểm của các loại máy sấy và căn cứ vào đặc tính của
cà rốt ta nên chọn máy sấy băng tải cho việc sản suất cà rốt.
Ưu điểm của phương pháp sấy băng tải này là:
- Làm việc liên tục phù hợp với sản suất hiện đại
- Dễ dàng khống chế các thông số sấy
- Có thể khống chế chiều dày của lớp cà rốt trong quá trình sấy dễ dàng
- Độ ẩm trong cà rốt tương đối đồng đều
Nhược điểm:
- Kết cấu cũng như cấu tạo phức tạp.

SVTH: TRẦN HỮU ĐỨC

13